Hydrogensulfid

Hydrogensulfid (H2S) er ein fargelaus, giftig og brannfarleg gass ved romtemperatur med ei karakteristisk, stikkande lukt av rotna egg.

 Førekomst 
Gassen blir danna ved anaerob bakteriell nedbryting av svovelhaldige organiske samband, eller ved reduksjon med sulfat. Døme der gassen kan bli danna er i tankanlegg som septiktankar, og i slamsamlingar. Han kan òg ofte dannast i fiskebåtar ved utilstrekkeleg nedkjøling av industrifisk. Gassen blir òg danna i stilleståande vatn, som ved myr- og sump-område, og blir difor ofte kalla sumpgass. Han finst naturleg i råolje og naturgass, og ved oljeboring kan han vera eit stort problem. Han dannar likevel raskt andre samband då han er reaktivt og lausleg i vatn. Reaksjonen med vatn er:

H2S + 4 H2O ⇒ H2SO4 + 4 H2(g)

der

 H2SO4 er svovelsyre, som er ei sterk syre.  I konsentrert væskefase er ho tjuktflytande og oljeaktig. I gassfase er ho luktfri og uten farge.
 H2(g) er hydrogen i gassfase.

 Syrer og salt 
Svovelsyre (H2SO4 ) fortynna med vatn (H2O) er et svak toprotisk syre. Utviklinga er:Pedersen, Bjørn. (2019, 21. april). svovelsyre. I Store norske leksikon.Hentet 30. januar 2020

H2SO4 + H2O ⇆ HSO4 + H3O+

HSO4 + H2O ⇆ SO42− + H3O+

der:

 HSO4 er hydrogensulfat.
 H3O+ er eit hydronium-ion.

Den første likevekta er forskoven heilt til høgre, men ikkje den andre.

Salta blir kalla sulfid. Desse er ofte tungtløyselege. Hydrogensulfid dannar to rekkjer salt, normale sulfid og hydrogensulfid. Døme er natriumsulfid Na2S og natriumhydrogensulfid NaHS.

 Industriell bruk 
H2S blir brukt i produksjon av svovel og svovelsyre, ved framstilling av tungtvatn og innan analytisk kjemi. Stoffet inngår òg i produksjon av rayon, cellofan, papirmasse, plast, stål, gummi og ved garving av lêr.

 Helseeffektar ved eksponering 
Høgt innhald av H2S i lufta kan vera gassen døyeleg.

Ved konsentrasjonar over 100 ppm blir luktesansen lamma slik at lukt og irritasjon ikkje er pålitelege vern mot eit helseskadelig nivå.

H2S blir hovudsakleg teken opp gjennom innanding, og gassen er giftig ettersom han hindrar kroppen frå å utnytta oksygen. H2S er ein rasktvirkende gift og kan opplevast som irriterande sjølv i låge konsentrasjonar. H2S blir raskt utskild frå organismen og samlar seg ikkje opp i kroppen.

Det kan oppstå irritasjon og betennelsesreaksjonar ved låge konsentrasjonar (under 10 ppm). Vedvarande eksponering kan gje såkalla «gassauge» med kløe, irritasjon og tåreflaum. Det kan oppstå permanente skadar, men symptoma forsvinn gjerne når eksponeringa opphøyrer. Luktubehag oppstår ved ein konsentrasjon på 0,13-30 ppm. Ved 50 ppm H2S kan det inntre markert tørrheit og irritasjon av nase og hals. Vedvarande eksponering kan forårsaka rennande nase, hosta, håsheit, pustevanskar og kjemisk lungebetennelse. Ein konsentrasjon på 200-250 ppm kan gje alvorleg irritasjon og etter kvart inntrer systematiske symptom som nemnt over. Vedvarande eksponering kan medføra lungeødem og eventuelt død etter ei eksponering på 4-8 timar. Ved 300-500 ppm opptrer dei same symptoma som nemnt over, men raskare og meir alvorleg. Døden inntrer etter 1-4 timar ved 300 ppm og etter ½-1 time ved 500 ppm. Høge konsentrasjonar av H2S-damp kan verka irriterande på huda.

Moglegvis kan langvarig eksponering for H2S gje varig skade i nervesystemet. Verknaden av H2S ved dei ulike konsentrasjonsnivåa er avhengig av eksponeringstida og om det finst ei einskild kortvarig eksponering eller gjentekne kortvarige eksponeringar. Fleire undersøkingar tyder på at gjentekne kortvarige høge eksponeringar er alvorlegare enn kronisk låg eksponering. I avløpsverksemda har undersøkingar vist at ein har jamt over låg eksponering for H2S (ofte < 1 ppm) samstundes som ein har sporadisk høgare eksponeringar knytt til spesielle arbeidsprosessar. Desse prosessavhengige toppeksponeringane vil difor vera av tyding.

Arbeidstilsynet sine normer for ureining i arbeidsatmosfære er 10 ppm og 15 mg/m³ (takverdi).Arbeidstilsynet: Administrative normer for forurensning i arbeidsatmosfære, 2003. Bestillingsnummer 361.

 Nedbryting av konstruksjonar 
Hydrogensulfid sjølv i små konsentrasjonar kan påverka utmattingslevetida på sveisar i stål. Fleire testresultat tilseier at utmattingslevetida kan bli betydeleg redusert.McMaster Fraser, Hugh Thompson, Michelle Zhang, David Walters and Jonathan Bowman: Sour service corrosion fatigue testing of flowline welds, OMAE 2007-29060, 2007. Fenomenet er nært knytt til effekten av fri hydrogen. Sjøvatn i tillegg til H2S vil redusera levetida ytterlegare.Ebara Ryuichiro, Yoshikazu Yamada, Hiroshi Yajima, Akira Fushimi og Eiichi Watanabe: Corrosion fatigue strength of ship structural plates in sour crude oil, Mitsubishi heavy industries Technical review, volume 32, number 1, 1995. Ein kortvarig påverknad av H2S ser derimot ikkje ut til å ha negative effektar.Spoerker, H.F., Havlik, W., Jellison, M.J (2009 ): What really happens to high-strength drill pipe after exposure to sour gas environment?, Drilling Contractor. Fritt hydrogen vil auka sprekkdanninga for korrosjonsbeskytta konstruksjonar. Særleg for høgfast stål og høge belastningar vil sterk grad av katodisk vern kunna gje redusert levetid. Hydrogenatoma vil gjera materialet meir sprøtt fordi atoma vil samla seg der spenningane er størst, og gjera materialet lokalt sprøtt. Konstruksjonar som er utsette for H2S har større tilgang på hydrogenatom enn normalt.

Det er teke opp mange eldre ankerkjettingar frå flytande produksjonsplattformar til havs (FPSO-ar). Mange av kjettingane har omfattande gropkorrosjon, som er forårsaka av bakteriar som lever på havbotnen utan tilgjang på oksygen, og som produserer syrer. Dei blir kalla sulfatreduserande bakteriar (SRB), og prosessen er kjend som mikrobiologisk indusert korrosjon (MIC). I fleire tilfelle er det gjort omfattande testing og samanlikningar med ny kjetting. Testane viser at korrosjonen reduserer utmattingslevetida betydeleg.Se for eksempel Gabrielsen, Ø., Larsen, K., Dalane, O., Lie, H. B., & Reinholdtsen, S. A.: Mean Load Impact on Mooring Chain Fatigue Capacity: Lessons Learned From Full Scale Fatigue Testing of Used Chains. OMAE, Glasgow, juni 2019.

Det blir rutinemessig måla H2S i lagercellene på betongplattformar. Konsentrasjonen av H2S i lagercellene (opp til 4000 ppm) er målt til vesentleg større enn i brønnstraumen (300-400 ppm). Gass blir laga av bakteriar, og dei produserer truleg gassen i lagercellene i overgangen mellom vatn og olje. H2S-gass frå bakteriar er òg knytt til produksjon av syrer.Arne Kvitrud, Terje L. Andersen og Marita Halsne: Rapport etter tilsynet med tilstanden på betongunderstellet på Gullfaks C, Petroleumstilsynet, 2020. Syrene kan angripa stålkonstruksjonar og -utstyr, og frå kloakkleidningar veit ein at slike syrer òg øydelegg betong.Se Ulla Kjær: Beton i aggressivt miljø, Beton-teknik nr. 2/03/1974, side 3ff, Lars Hjort: Betonrørs holdbarhed, Beton-teknik nr. 5/02/1982, side 2f og Reza Javaherdashti: A brief review of general patterns of MIC of carbon steel and biodegradation of concrete. IUFS Journal of Biology 68.2 (2009), side 65-73.

 Kjelder 

Denne artikkelen bygger på «Hydrogensulfid» frå ,  den 16. august 2021.  

Kategori:Hydrogensambindingar
Kategori:Gift
Kategori:Syrer
Kategori:Gassar
Kategori:Sulfid